KR950008928B1

KR950008928B1 - 투영 노광장치

Info

Publication number: KR950008928B1
Application number: KR1019920019223A
Authority: KR
Inventors: 김학; 강호영
Original assignee: 삼성전자주식회사; 김광호
Priority date: 1992-10-20
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1995-08-09
Also published as: KR940009736A

Abstract

내용 없음.

Description

투영 노광장치

제1도는 종래 투영노광장치의 변형조명계 설치시의 구조도.

제2도는 상기 제1도의 조명계에 장착되는 변형조명을 위한 필터1예의 정면도.

제3도는 상기 제1도의 조명계의 장착되는 변형조명을 위한 필터2예의 정면도.

제4도는 본 발명에 따른 투영노광장치의 변형조명을 위한 조명계의 실시예의 개략적 측면도.

제5도는 제3도에 도시된 필터의 발췌도.

제6도는 본 발명에 따른 조명계의 다른 실시예의 개략적 측면도.

본 발명은 투영 노광 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 포토 리소그래피(Lithography) 법에 적용되는 높은 광이용 효율의 투영 노광 방법 및 장치에 관한 것이다.

액정 표시 소자나 반도체 소자등의 미세 패턴을 얻는 방법으로 주로 포토 리소그래피법이 적용된다. 이러한 포토 리소그래피에 있어서, 투영 광원을 얻는 투영광 형성 방법은 얻을 수 있는 목적물의 집적도와 품질을 크게 좌우한다. 특히 서브미크론 이하의 패턴을 요구하는 반도체 소자는 더욱 광원의 품위에 크게 의존한다. 따라서, 투영노광장치는 반도체 소자의 집적도의 향상에 따라 보다 고른 패턴의 투영이 가능함은 물론 그 강도에 있어서도 보다 강화되어야 한다. 최근 64M DRAM 이후의 ULSI를 제조하기 위해 필요한 서브하프마이크론(Sub-half micron) 패턴을 형성하기 위하여 많은 새로운 기술이 개발되고 있다. 이중에는 광원의 파장을 줄인 엑시머 레이저(Excimer laser) 투영노광장치(Stepper)와 위상반전마스크(Phase Shift Mask) 및 사입사조명(Tilted illumination) 등의 변형 조명 기술이 있다.

제1도 및 제2도를 참조하여 종래의 변형조명기술을 설명한다.

종래의 변형 조명계는 제1도에 도시한 바와 같이 광원(1), 전달렌즈, 파리눈렌즈(Fly's eye lens ; 2) 및 콘덴서렌즈(4)로 구성된 기존의 조명장치에 필터(3)를 부착하여 구성한다. 여기서 필터의 모양은 제2도(a) 및 (b)와 같은 형태로 주로 구성되는데 (a)는 고리(Annular)조명계, (b)는 사점 조명계를 각각 나타낸다. 이와같은 필터에 의해 제1도에 도시된 바와 같이 입사되는 빛의 수직부분은 차단되고 빛의 경사진 부분만이 마스크(5)상에 도달하게 된다.

상기 종래의 사입사조명방식에 있어서는 제2, 3도에 도시된 것의 경운, 빛이 투과하는 부위의 면적이 빛이 차단되는 면적에 비하여 훨씬 작다. 제2도의 경우에는 빛이 투과하는 비율은 σ₀ ²-σ₁ ²)/σ₀ ²이 되는데 일반적으로 σ₁=(2/3)σ₀가 가장 적절한 값으로 알려져 있으며, 이 경우 투과비율은 5/9가 되며 노광시간은 약 2배가 된다.

제3도와 같은 경우, 투과율은 4σ₁ ²/σ₀ ², σ₁=1/4σ₀정도가 되고 투과율은 1/4이 되어 노광시간은 약 4배가 늘어나게 되어 생산성이 상당히 감소한다.

즉, 종래의 변형조명장치는 기존의 조명장치에 필터를 부착하여 조명장치에 전달된 빛의 일부를 차단하는 형태이므로 변형조명시 노광량이 너무 작아 노광에 소요되는 시간이 너무 길고 적산 노광기의 오류가 발생하며 균일성(Uniformity)이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투영노광방법과 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 투영노광장치는, 광원과, 상기 변형 조명 필터는 그 내측면에 반사면이 마련되어 있는 적어도 하나의 광통과공을 가지며, 광통과공의 중간에는 그 측면에 반사면이 마련된 원뿔형 밀러가 동축되어 마련되어 있는 변형 조명 필터와, 상기 변형 조명 필터를 통과한 빛을 집속하는 파리눈 렌즈를 구비하는 점에 그 특징이 있다.

이상과 같은 본 발명에 있어서, 상기 필터의 광통과공은 단순 실린더형일 수 도 있고, 나아가서는 절두원추형의 형상을 가질 수 있으며, 이것이 하나만 마련되면 종래의 고리조명 방식의 필터를 구성하며, 두개 또는 네개의 광통과공이 마련되면 종래 2점 조명 또는 4점 조명의 형태를 가진다.

이상과 같은 본 발명에 있어서, 상기 각 광통과공에 동축으로 마련되는 상기 원추형 밀러는 광통과공을 통과하는 광을 반사면이 마련된 광통과공의 내면으로 반사하여서, 결과적으로 입사된 빛이 내부 반사에 의해 이론적으로 전량 통과되도록 한다. 이러한 본 발명에 있어서 상기 각 광통과공에 동축으로 마련되는 밀러를 축상으로의 이동이 가능하게 설치됨으로써 광통과공의 개구면적을 조정하여 광조사 영역을 미세 조절할 수 있게 된다.

이하 첨부된 보면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 기본 개념을 보여준다.

광원(10), 파리눈렌즈(30) 및 집속렌즈(40)가 광 진행경로상에 마련되고, 그들의 사이에는 고리 조명 방식의 본 발명 특정적 요소인 변형 조명 필터(20)가 마련된다. 이 필터(20)는 그내면에 반사면(22)이 마련된 하나의 절두 원추형 광통과공(21)을 갖는다. 이 광통과공(20)의 중간에는 원추형 필터(50)가 마련된다. 위의 구조에서 상기 광통과공(21)의 반사면(22)이나 밀러(50)의 반사면(51)은 금속성 증착막, 예를 들어 알루미늄 증착막을 적용함이 바람직하다. 상기 광통과공(21)의 소직경부 즉, 광원측의 직경은 광원으로 부터의 광이 모두 진입될 수 있는 정도로 결정함이 바람직하다. 그리고 그 반대편의 직경은 노광대상의 크게에 따라 적절히 조절한다. 이때에 상기 원출형 밀러(50)의 최대 직경은 상기 광통과공(21)의 직경과 같거나 크게하여 광원으로 부터의 광이 직접 통광됨을 방지함이 바람직하며, 필요에 따라서는 그 직경을 작게 하여 입사광의 직접 통과를 허용할 수 있다. 한편 제5도에 도시된 바와 같이 상기 밀러(50)를 광축 방향으로의 이동이 가능하게 설치됨으로써 고리광원의 내경을 조절할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 노광장치는 전량의 빛이 광통과공을 입사한후 고리형으로 변형되어 통과되는, 즉 광 이용효율이 매우 뛰어난 장점을 가진다. 이러한 본 발명에서 상기와 같은 광통과공과 원추형 밀러는 필요에 의해 하나의 필터에 다수 마련될 수 있다.

제6도는 본 발명에 다른 실시예가 도시되어 있다. 광원(10), 파리눈렌즈(30) 및 집속렌즈(40)가 광 진행경로상에 마련되고, 그들의 사이에는 고리 조명 방식의 본 발명 특징적 요소인 변형 조명 필터(20')가 마련된다. 이 필터(20')는 그 내면에 반사면(22')이 마련된 하나의 원통형 광통과공(21')을 갖는다. 이 광통과공(20')의 중간에는 원추형 밀러(50')가 마련된다. 위의 구조에서 상기 광통과공(21)의 반사면(22)이나 밀러(50)의 반사면(51)은 금속성 증착막, 예를 들어 알루미늄 증착막을 적용함이 바람직하다. 상기 광통과공(21)의 직경은 광원으로 부터의 광이 모두 진입될 수 있고 또한 노광대상의 크기에 따라 적절히 조절한다. 이때에 상기 원뿔형 밀러(50)의 최대 직경은 상기 광통과공(21)의 직경 보다 작아야 한다. 이때에 통상적이 축소 투영기에 적용되는 경우 직경이 40 내지 50mm 그리고 길이는 150mm 정도가 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명의 조명장치는 특히 고리형 광원을 이용하는 조명장치로서 유용한데, 광원으로부터 입사된 광의 전량을 변형하여 이를 투사할 수 있다는 점에 특징이 있는 것이어서 그 광이용 효율이 매우 높다. 따라서, 종래 조명장치에 비해 노광에 소요되는 시간이 매우 짧다.

Claims

광원과 변형 조명을 위한 필터와, 그리고 파리눈 렌즈를 갖춘 투영 노광장치에 있어서, 상기 변형 조명 필터는 그 내측면에 반사면이 마련되어 있는 적어도 하나의 광 통과공을 가지며, 광통과공의 중간에는 그 측면에 반사면이 마련된 원뿔형 밀러가 동축으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 광통과공이 절두 원추형인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제2항에 있어서, 상기 밀러가 그 축상으로 이동 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 통과공이 하나 마련되어 소정의 내외경을 가지는 고리 조명의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 광 통과공이 2개 또는 4개 마련되어 2점 또는 4점 조명의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제1항에 있어서, 상기 필터의 광 통과공은 단순 실린더형인 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
제6항에 있어서, 상기 광통과공은 하나 마련되어 고리조명의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 투영노광 장치.
제6항에 있어서, 상기 광통과공은 2개 또는 4개 마련되어 2점 또는 4점 조명의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.